第二课时闭合电路的欧姆定律ppt课件

1、第1页 第1页 第二课时第二课时 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律第2页 第2页 第一关第一关:基础关基础关 展望高考展望高考基础知识基础知识第3页 第3页 一一 电动势电动势知识讲解知识讲解(1)非静电力非静电力:从低电势处指向高电势处的某种力称为非静电从低电势处指向高电势处的某种力称为非静电力力.阐明阐明:非静电力的种类很多非静电力的种类很多,例如例如,化学电源中的化学力化学电源中的化学力 发电发电机内由于电磁感应而产生的电磁力机内由于电磁感应而产生的电磁力.第4页 第4页 (2)电动势电动势定义定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的

2、功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势送的电荷量的比值叫电源的电动势.公式公式单位单位:伏特伏特,用用“V表示表示.物理意义物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,在数值上等于非静电力把在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功到正极所做的功.:.WEq第5页 第5页 二二 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律知识讲解知识讲解1.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律文字表达文字表达:闭合电路中的电流跟电源电动势成正比闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟内跟内 外电路中的电阻之和成反比外电

3、路中的电阻之和成反比.数学表达式数学表达式:I公式中公式中R表示外电路的总电阻表示外电路的总电阻,E表示电源电动势表示电源电动势,r是电源内阻是电源内阻.ERr第6页 第6页 max_minmin2.1:,RIIrU,UE(I0,)UEIrRI(,)IrU,U0mEI axr 外闭合电路的路端电压随电流变化的规律路端电压电路两端的电压 即电源输出电压断路短路第7页 第7页 (2) 路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系,即即U-I图线图线因为因为U=E-Ir,故故U随随I的增大而减小的增大而减小,它们的关系曲线如图所它们的关系曲线如图所示示.直线斜率的绝对值表示电源内阻直线斜率的绝对值表示电

4、源内阻r,纵轴的截距为电源的电纵轴的截距为电源的电动势动势E,横轴的截距为短路电流横轴的截距为短路电流.U随随I变化的本质原因是电源有内阻变化的本质原因是电源有内阻.图线上每一点坐标的乘积为电源在此时的输出功率图线上每一点坐标的乘积为电源在此时的输出功率. 第8页 第8页 活学活用活学活用第9页 第9页 如下图如下图,变阻器变阻器R2的最大值为的最大值为10 ,电阻电阻R3=5 ,电源内阻为电源内阻为1 .当开关当开关S闭合时闭合时,变阻器的滑片在中点的位置变阻器的滑片在中点的位置.当电源的当电源的总功率为总功率为16 W,输出功率为输出功率为12 W,此时此时R1正常工作正常工作.求求:(1

5、) 电灯电灯R1的阻值是多少的阻值是多少?(2) 当当S断开时断开时,要使电灯正常发光要使电灯正常发光,应使变阻器的使用电阻改应使变阻器的使用电阻改变多少变多少?第10页 第10页 2r3311111323: 1PPPI rIA2 A;PUI,URIRIII2 A 1.2 A0.8 A,UI,R2.16 121126 ,25 .61.2 ,51,2PPArPVVIUAARRR 总总解析在内电路上消耗的功率所以在外电路上的功率所以通过的电流通过的电流又代入数据 解得第11页 第11页 11111111I2Ir1221r122EU2r8 V,RUI R0.8 2.5 V2 V.S,R,R2 V,I

6、0.8 A,UIrI r0.8 1 V0.8 V,RUEUU(820.8) V5.2 V,R65.20.5 .S,8UI 由欧姆定律得电源电动势灯正常发光时的电压当 断开时 要使正常发光必须使两端电压为通过的电流内电路电压两端电压所以故 断开后2,R5 6.5 .1.5 .要使灯正常发光 需使由调至即电阻应增加答案:(1)2.5 (2)增加1.5 第12页 第12页 第二关第二关:技法关技法关 解读高考解读高考解题技法解题技法第13页 第13页 一一 电源的最大输出功率和用电器获得最大功率的分析方电源的最大输出功率和用电器获得最大功率的分析方法法技法讲解技法讲解1.电源的输出功率电源的输出功率

7、:P出出由上式可以看出由上式可以看出:(1)当当R=r时时,电源的输出功率最大电源的输出功率最大, 此时电源效率此时电源效率=50%.2222()()4REEUIRrRrrR2,4EPmr第14页 第14页 (2)当当Rr时时,随着随着R的增大输出功率越来越小的增大输出功率越来越小.(3)当当Rr时时,随着随着R的增大输出功率越来越大的增大输出功率越来越大.(4)当当P出出Pm时时,每个输出功率对应两个可能的外电阻每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和和R2,且且R1R2=r2.(5)P外与外与R的关系如图所示的关系如图所示. 第15页 第15页 2.对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法

8、对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法,如当用电如当用电器还与其他电路串联时器还与其他电路串联时,利用电路的等效性利用电路的等效性,可以将其他串可以将其他串联电路的电阻联电路的电阻R其与电源的内阻其与电源的内阻r之和看作新的电源内阻之和看作新的电源内阻,再利用前面的方法分析再利用前面的方法分析.第16页 第16页 典例剖析典例剖析第17页 第17页 【例【例1】 如下图如下图,R1为定值电阻为定值电阻,R2为可变电阻为可变电阻,E为电源电动为电源电动势势,r为电源内电阻为电源内电阻,以下说法中正确的是以下说法中正确的是( )A.当当R2=R1+r时时,R2上获得最大功率上获得最大功率B.当

9、当R1=R2+r时时,R1上获得最大功率上获得最大功率C.当当R2=0时时,R1上获得最大功率上获得最大功率D.当当R2=0时时,电源的输出功率最大电源的输出功率最大第18页 第18页 解析解析 解答该题通常用等效电源法解答该题通常用等效电源法.解题时应根据需要选用解题时应根据需要选用不同的等效方式不同的等效方式.在讨论在讨论R2的电功率时的电功率时,可将可将R1视为电源内视为电源内阻的一部分阻的一部分,即将原电路等效为外电阻即将原电路等效为外电阻R2与电动势为与电动势为E 内阻为内阻为(R1+r)的电源的电源(等效电源等效电源)连成的闭合电路连成的闭合电路(如图如图1),R2的电功率是等效电

10、源的输出功率的电功率是等效电源的输出功率.显然当显然当R2=R1+r时时,R2获得电功率最大获得电功率最大,选项选项A正确正确.在讨论在讨论R1的电功率时的电功率时,可可将将R2视为电源内阻的一部分视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻即将原电路等效为外电阻R1与电动势为与电动势为E 内阻为内阻为(R2+r)的电源的电源(等效电源等效电源)连成的闭连成的闭合电路合电路(如图如图2),R1的电功率即等效电源的输出功率的电功率即等效电源的输出功率.当当R2=0时时,等效电源内阻最小等效电源内阻最小(等于等于r),R1获得的电功率最大获得的电功率最大; 第19页 第19页 故选项故选项B错误错

11、误,选项选项C正确正确,在讨论电源的输出功率时在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻为外电阻,内电阻内电阻r恒定恒定,由于题目没有给出由于题目没有给出R1和和r的具体数的具体数值值,所以当所以当R2=0时时,电源输出功率并不一定最大电源输出功率并不一定最大,故选项故选项D错错误误.综上所述综上所述,该题的正确答案是该题的正确答案是A C.答案答案 AC第20页 第20页 二二 含有电容器的电路分析方法含有电容器的电路分析方法技法讲解技法讲解电容器是一个储存电能的元件电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中在直流电路中,当电容器充当电容器充 放电时放电时,电路有充电电路有充电 放电电流放

12、电电流,一旦电路达到稳定状态一旦电路达到稳定状态,电电容器在电路中就相当于一个阻值无限大容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是只考虑电容器是理想不漏电的情况理想不漏电的情况)的元件的元件,在电容器处电路可看作是断路在电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上可在相应的位置补上,分析和计算含有电容器的直流电路分析和计算含有电容器的直流电路时时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方其具体方法是法是:第21页 第21页 1.确定电容器和哪

13、个电阻并联确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两该电阻两端电压即为电容器两端电压端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两此电路两端电压即为电容器两端电压端电压即为电容器两端电压,而与电容器串联的电阻看成而与电容器串联的电阻看成导线导线.3.对于较复杂电路对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压比较后才能确定电容器两端的电压.第22页 第22页 典例剖析典例剖析第23页 第23页 【例【例2】 如下图如下图,电容器电容器C1=6 F,C2=

14、3 F,电阻电阻R1=6 ,R2=3 .当电键当电键S断开时断开时,A、B两点间的电压两点间的电压UAB等于等于多少多少?当当S闭合时闭合时,电容器电容器C1的电荷量改变了多少的电荷量改变了多少?(已知电已知电压压U=18 V) 解析解析 在电路中电容器在电路中电容器C1、C2的作用是断的作用是断路路,当电键当电键S断开时断开时,电路中无电流电路中无电流,B、C等电势等电势,A、D等电等电势势,因此因此UAB=UAC=UDB=18 V.当当S断开时断开时,电容器电容器C1所带电荷量为所带电荷量为第24页 第24页 Q1=C1UAC=C1UDC=610-618 C=1.0810-4 C.当当S闭

15、合时闭合时,电路电路R1 R2导通导通,电容电容C1两端的电压即电阻两端的电压即电阻R1两两端的电压端的电压.由串联电路的电压分配关系得由串联电路的电压分配关系得UAC18 V=12 V此时电容器此时电容器C1所带电荷量为所带电荷量为Q1=C1UAC=610-612 C=0.7210-4 C.电容器电容器C1所带电荷量的变化量为所带电荷量的变化量为Q=Q1-Q1=-3.610-5 C 负号表示减少负号表示减少答案答案 UAB=18 V 减少减少3.610-5 C112663RURR第25页 第25页 三三 电路故障的分析方法电路故障的分析方法技法讲解技法讲解1.故障的特点故障的特点(1)断路的

16、特点断路的特点:电路中发生断路电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电表现为电源电压不为零而电流为零流为零;若外电路中某两点之间的电压不为零若外电路中某两点之间的电压不为零,则这两点间则这两点间有断点有断点,而这两点与电源连结部分无断点而这两点与电源连结部分无断点.(2)短路的特点短路的特点:电路中发生短路电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电表现为有电流通过电路而电压为零压为零.第26页 第26页 2.故障的分析方法故障的分析方法(1)仪器检测法仪器检测法断点故障的判断断点故障的判断:用电压表与电源并联用电压表与电源并联,若有电压时若有电压时,再逐段再逐段与电路并联与电路并联,若电压表指针

17、偏转若电压表指针偏转,则该段电路中有断点则该段电路中有断点.第27页 第27页 短路故障的判断短路故障的判断:用电压表与电源并联用电压表与电源并联,若有电压时若有电压时,再逐段与电路并联再逐段与电路并联;若电压表示数为零时若电压表示数为零时,该电路被短路该电路被短路,若电若电压表示数不为零压表示数不为零,则该电路不被短路或不完全被短路则该电路不被短路或不完全被短路.用电压表测量用电压表测量,若理想电压表示数为电源电动势若理想电压表示数为电源电动势,可判断电可判断电路故障为断路路故障为断路;若电压表示数不为零若电压表示数不为零,则电压表两端至电源则电压表两端至电源部分电路无断点且与电压表并联的电

18、路没被短路部分电路无断点且与电压表并联的电路没被短路;若电压若电压表示数为零表示数为零,则电压表两端至电源的部分电路可能有断点则电压表两端至电源的部分电路可能有断点,或者是与电压表并联的部分电路被短路或者是与电压表并联的部分电路被短路.第28页 第28页 (2)假设法假设法:已知电路发生某种故障已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路然后逐一假设某部分电路发生故障发生故障,运用欧姆定律进行正向推理运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述推理结果若与题述物理现象不符合物理现象不符合,则故障不是发

19、生在这部分电路则故障不是发生在这部分电路;若推理结若推理结果与题述物理现象符合果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路则故障可能发生在这部分电路;直直到找到可能发生的全部故障为止到找到可能发生的全部故障为止.第29页 第29页 典例剖析典例剖析第30页 第30页 【例【例3】 如图所示的电路中如图所示的电路中,电源电动势为电源电动势为6 V,当开关当开关S接通接通后后,灯泡灯泡L1和和L2都不亮都不亮,用电压表测得各部分电压是用电压表测得各部分电压是Uab=6 V,Uad=0,Ucd=6 V,由此可判定由此可判定( )第31页 第31页 A. L1和和L2的灯丝都烧断了的灯丝都烧断了B

20、. L1的灯丝烧断了的灯丝烧断了C. L2的灯丝烧断了的灯丝烧断了D.变阻器变阻器R断路断路解析解析 由题目给出的条件可知由题目给出的条件可知,电路中有的地方有电压电路中有的地方有电压,说明说明电源是有电压的电源是有电压的.由由Uab=6 V和和Uad=0可知外电路上可知外电路上bcd段段有断点有断点;由由Ucd=6 V可知外电路上可知外电路上cL2d段有断点段有断点,即即L2烧断烧断,而且除而且除L2外外,灯灯L1和变阻器和变阻器R都没有与都没有与L2同时断开同时断开,否则也否则也不存在不存在Ucd=6 V.这种情况下这种情况下,Uad=0是情理之中的是情理之中的.故而故而C选项正确选项正确

21、.答案答案 C第32页 第32页 第三关第三关:训练关训练关 笑对高考笑对高考随堂随堂训练训练第33页 第33页 1.下列关于电源电动势的说法下列关于电源电动势的说法电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量小的物理量外电路断开时的路端电压等于电源的电动势外电路断开时的路端电压等于电源的电动势用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等于电源的电动势于电源的电动势外电路的总电阻越小外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电源的电动势则路端电压越接近电源的电动势以上说法正确的是

22、以上说法正确的是( )第34页 第34页 A. B.C. D.只需只需解析解析:电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量的物理量.正确正确,由由E=U+Ir知知,当外电路断开时当外电路断开时,I=0,E=U,正确正确.由于电压表电阻很大由于电压表电阻很大,I很小很小,则则UE.正正确确.外电路的总电阻越小外电路的总电阻越小,路端电压越小路端电压越小,错错.正确选项为正确选项为B.答案答案:B第35页 第35页 2.如图所示电路中如图所示电路中,闭合电键闭合电键,灯灯L1 L2正常发光正常发光,由于电路出由于电路出现故障现故障,突然发现

23、灯突然发现灯L1变亮变亮,灯灯L2变暗变暗,电流表的读数变小电流表的读数变小,根据分析根据分析,发生的故障可能是发生的故障可能是( )A.R1断路断路 B.R2断路断路C.R3短路短路 D.R4短路短路第36页 第36页 解析解析:等效电路如下图所示等效电路如下图所示,若若R1断路断路,总电阻变大总电阻变大,总电流变总电流变小小,内电压变小内电压变小,外电压变大外电压变大,L2变暗变暗,电流表读数变小电流表读数变小,L1变变亮亮,故故A正确正确.第37页 第37页 若若R2断路断路,总电阻变大总电阻变大,进一步得出进一步得出L1变暗变暗,L2变亮变亮,故故B错误错误.若若R3短路短路,总电阻变

24、小总电阻变小,电流变大电流变大,内电压变大内电压变大,外电压变小外电压变小,L1变亮变亮,L2变暗变暗,但电流表示数等于但电流表示数等于I总总-I2变大变大,故故C错误错误.若若R4短路短路,情形与情形与R3短路相似短路相似.D错误错误,故本题只有故本题只有A正确正确.(本本题也可用题也可用“串反并同快速求解串反并同快速求解)答案答案:A第38页 第38页 3.如下图如下图,直线直线OAC为某一直流电源的总功率为某一直流电源的总功率P总随电流总随电流I变化变化的图线的图线,抛物线抛物线OBC为同一直流电源内部热功率为同一直流电源内部热功率Pr随电流随电流I变化的图线变化的图线.若若A B对应的

25、横坐标对应的横坐标2 A,那么线段那么线段AB表示的表示的功率及功率及I=2 A对应的外电阻是对应的外电阻是( )A.2 W 0.5 B.4 W、2 C.2 W 1 D.6 W 2 第39页 第39页 解析解析:两图线在两图线在C点相交点相交,表明电源总功率与内部热功率相等表明电源总功率与内部热功率相等,意味着电源短路意味着电源短路.=1 ,电源电动势电源电动势E=Ir=3 V,因因AB对对应的电流应的电流I=2 A,根据闭合电路欧姆定律可得根据闭合电路欧姆定律可得所以所以R=(1.5-1)=0.5 ,其功率其功率P=I2R=220.5 W=2 W.答案答案:A2293PIr总所以1 5 ,.ERrI第40页 第40页 4.演示位移传感器的工作原理如图所示演示位移传感器的工作原理如图所示,物体物体M在导轨上平移在导轨上平移时时,带动滑动变阻器的金属杆带动滑动变阻器的金属杆P,通过电压表显示的数据通过电压表显示的数据,来来反映物体位移的大小反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的假设电压表是理想的,则下列说法正则下列说法正确的是确的是( )第41页 第41页 A.物体物体M运动时运动时,电源内的电流会发生变化电源内的电流会发生变化B